O cloro pode ser produzido pela ação do ácido nítrico sobre um cloreto? Sustente sua resposta em relação aos potenciais de redução. Escreva a equação que representa a reação.
Passo 1
O enunciado pergunta se o cloro pode ser produzido pela ação do ácido nítrico sobre um cloreto e pede que isso seja sustentado com base em potenciais de redução. As informações fornecidas no enunciado são as seguintes:
O que é pedido explicitamente:
- Dizer se o cloro (
) pode ser produzido oxidando com ácido nítrico. - Justificar a resposta usando potenciais de redução.
- Escrever a equação que representa a reação global (se aplicável).
Passo 2
Conceito-chave (aula rápida): potenciais padrão de eletrodo e espontaneidade
- Cada potencial
que usamos é o potencial padrão de redução da meia-reação (ou seja, a forma escrita como redução). - Para saber se uma reação redox entre duas semirreações é espontânea nas condições padrão, escolhemos como redução (catodo) a semirreakção com maior
(mais positiva) e como oxidação (anodo) a semirreação com menor . - A força elétrica da célula padrão é dada por
onde ambos os
são potenciais de redução.
- Se
a reação direta (redução no cátodo e oxidação no anodo) é espontânea; se não é espontânea nas condições padrão.
Passo 3
Atenção a um detalhe prático: o enunciado listou a meia‑reação do cloro na forma de oxidação e associou a ela
. Por convenção os
que usamos são potenciais de redução. A meia‑reação usual de redução do cloro é
Esse valor
é o potencial padrão de redução conhecido para o par
(tabela padrão). Portanto, para comparação correta tomamos:
(obs.: o número
fornecido no enunciado não corresponde ao potencial padrão de redução do par
; por isso usaremos o valor tabulado
para a comparação correta.)
Passo 4
Identificação de cátodo e ânodo:
- O potencial de redução maior é
. Logo, se houver competição, o cloro (ou melhor, o par ) tende a ser reduzido, não oxidado. - A redução do nitrato para
tem , menor que , portanto o nitrato é um oxidante mais fraco que o (quando comparado por esses pares).
Para testar se o ácido nítrico (nitrato em meio ácido) pode oxidar
a
, tomamos:
- cátodo (redução):
com - ânodo (redução escrita para comparação):
com
Passo 5
Cálculo do potencial padrão da célula:
Interpretação:
indica que, nas condições padrão, a reação em que o nitrato se reduz a
enquanto
é oxidado a
NÃO é espontânea. Ou seja, termodinamicamente o ácido nítrico (na forma dessa semirreação) não é forte o suficiente para oxidar
a
.
Passo 6
Equação global balanceada (esta seria a soma estequiométrica se tentássemos combinar as duas meias‑reações; nós a montamos para deixar explícito o que ocorreria estequiometricamente):
- Multiplicamos a semirreação do nitrato por
(para ter elétrons) e a semirreação do cloreto/ cloro por :
Somando as duas (elétrons se cancelam) obtemos a reação global hipotética:
Mas atenção: apesar de estar estequiometricamente correta, essa reação é termodinamicamente desfavorável nas condições padrão porque
.
Passo 7
Observações finais e intuição prática (para a prova e para o laboratório):
- Conclusão termodinâmica: o ácido nítrico (na forma da meia‑reação dada) não oxida
a sob condições padrão, pois o par tem potencial de redução mais positivo que o par . - Importante: condições não‑padrão (concentrações muito altas, temperaturas elevadas, presença de catalisadores, caminhos de reação alternativos) podem permitir reações diferentes na prática, e ácidos nítricos concentrados e quentes podem reagir com cloretos formando outros produtos (por exemplo
e outros cloretos nitrosos), mas sob a análise de potenciais padrão mostrada acima, a formação direta de não é favorável.
Resposta
Não — termodinamicamente, sob condições padrão, o ácido nítrico não oxida
a
porque
A equação global hipotética (balanceada) seria: